大学物理(下)教学指导书
2020-03-03 17:34:52 来源：范文大全收藏下载本文
静电场
教学目的：
1、掌握静电场的电场强度和电势的概念以及电场强度叠加原理和电势叠加原理。掌握电势与电场强度的积分关系。能计算一些简单问题中的电场强度和电势。
2、理解静电场的高斯定理和环路定理。掌握用高斯定理计算电场强度的条件和方法。
教学重点：静电场的电场强度和电势; 高斯定理和环路定理。
教学难点：高斯定理计算电场强度的条件和方法; 电势与电场强度的关系。 教法说明：讲授、启发式、讨论、多种媒体运用、实验演示相结合。
教学学时：9学时
物质的电结构，电荷的量子化，电荷守恒定律；库伦定律；试验电荷，电场强度的定义；电场叠 加原理，电偶极子。电场强度的计算；电场线，电场强度通量。高斯定理及其应用，静电场力的 功。静电场的环路定理；电势能，电势和电势差；电势叠加原理，电势的计算；等势面，电场强 度与电势梯度的关系。
教学思路
在对高中电学有关知识简单扼要回顾的基础上,讲授电场强度、电场叠加原理,电场强度通量、高斯 定理,静电场力的功、静电场的环路定理、电势能、电势及电势叠加原理, 电场强度与电势梯度的 关系,讲好电场强度计算的思路及三种计算方法,高斯定理计算电场强度的条件和方法;电势计算的思 路及二种计算方法。
主要参考书
1．《物理学》（第四版），东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，1999年，高等教育出版社 2．《普通物理学》（1982年修订本），程守洙、江之永编，朱永春修订，1982年，高等教育出版 3．《大学物理学》（2002年第一版），赵近芳主编，2002年，北京邮电大学出版社
练习
《大学物理习题集》（下册）练习一，练习二，练习三，练习四。
静电场中的导体与电介质
1、理解静电场导体静电平衡的条件,并能分析静电平衡时导体上的电荷分布。
2、理解介质中的高斯定理, 并会用它计算对称电场的电场强度。
3、了解电位移矢量的概念以及D、E等的关系。能用能量密度计算电场能量。
导体静电平衡的条件。介质中的高斯定理和环路定理。电容及电场能量。
电极化强度及与D、E等的关系。介质中高斯定理的应用。
讲授、启发式、讨论、多种媒体运用、实验演示相结合。
5学时
导体静电平衡的条件；静电平衡时导体上的电荷分布；静电平衡时导体附近的电场与附近导体表 面电荷面密度的关系；静电屏蔽。无极分子电介质与有极分子电介质，电介质在电场中的位移极 化与取向极化；电极化强度，电极化强度与极化电荷的关系；电位移矢量，介质中的高斯定理； D、E、P的一般关系与在各项同性介质中的关系。电容，电容器；电荷系的相互作用能，电场的 能量，电场能量密度。
教学思路
在介绍导体静电平衡的条件时,注意静电平衡时导体上的电荷分布;在介绍电介质在电场中的极化时, 注意极化电荷的分布,只有知道了电荷分布,才能用介质中的高斯定理求解D和E。最后介绍电容、电容器和电场能量密度、电场的能量。
主要参考书
1．《物理学》（第四版），东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，1999年，高等教育出版社 2．《普通物理学》（1982年修订本），程守洙、江之永编，朱永春修订，1982年，高等教育出版 3．《大学物理学》（2002年第一版），赵近芳主编，2002年，北京邮电大学出版社
练习
《大学物理习题集》（下册）练习五，练习六，练习七。
恒定电流
1、理解恒定电流形成的条件。理解电流密度和电动势的概念。
2、熟练掌握欧姆定律。
3、了解基尔霍夫定律及其应用。
电流密度，欧姆定律的微分形式,电源电动势，基尔霍夫定律。
欧姆定律的微分形式,电源电动势。
讲授、启发式、讨论、多种媒体运用、实验演示相结合。
2学时
电流形成的条件，电流与电流密度，电流的连续性方程,电子的逸出功；欧姆定律的微分形式； 电源与电动势；基尔霍夫定律及其应用。
教学思路
首先介绍电流形成的条件，电流,接着介绍电流密度和电流的连续性方程。 然后推出欧姆定律的微分形式。接下来介绍电源及其电动势。 最后介绍基尔霍夫定律及其应用。
主要参考书
1．《物理学》（第四版），东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，1999年，高等教育出版社 2．《普通物理学》（1982年修订本），程守洙、江之永编，朱永春修订，1982年，高等教育出版 3．《大学物理学》（2002年第一版），赵近芳主编，2002年，北京邮电大学出版社
练习
《大学物理习题集》（下册）练习九。
稳恒磁场
1、掌握磁感应强度的概念。理解毕奥·萨伐尔定律，稳恒磁场的高斯定理和安培环路
定理。理解用安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法。
2、理解安培定律和洛伦兹力公式。能进行一些简单问题的计算。
毕奥·萨伐尔定律; 磁场中的高斯定理和环路定理。
安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法; 磁矩和磁力矩。
讲授、启发式、讨论、多种媒体运用、实验演示相结合。
8学时
基本磁现象，磁场；试验线圈，磁感应强度的定义；毕奥·莎伐尔定律；运动电荷激发的磁场；平面载流线圈的磁矩；毕奥–莎伐尔定律的应用。磁感应线，磁通量，磁场的高斯定理。安培环 路定理及其应。
载流导线在磁场中受力（安培力）；载流线圈在均匀磁场中受磁力矩；安培力的功。运动电荷在 磁场中受力（洛仑兹力）；带电粒子在磁场中的运动，霍耳效应。
教学思路
通过模拟实验的演示导入本课，并定磁感应强度，给出毕奥·萨伐尔定律后，着重讲解毕奥·萨 伐尔定律对长直导线、平面、圆电流、螺线管的应用，介绍磁矩。
类似电场的方法，介绍磁场中的高斯定理后，着重讲解安培环路定理。通过讨论和应用举例，使 学生掌握和理解定律的应用条件，并掌握选取安培环路的原则和方法。 介绍洛仑兹力和安培力后，介绍磁力矩及其功。
主要参考书
1．《物理学》（第四版），东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，1999年，高等教育出版社 2．《普通物理学》（1982年修订本），程守洙、江之永编，朱永春修订，1982年，高等教育出版 3．《大学物理学》（2002年第一版），赵近芳主编，2002年，北京邮电大学出版社
练习
《大学物理习题集》（下册）练习十，练习十一，练习十二，练习十三。
磁场中的磁介质
1、了解磁介质在磁场中的磁化现象及其微观解释。
2、理解磁介质中的安培环路定理。并会用它计算磁场强度。
3、了解H、B在各项同性介质中的关系。了解铁磁质的特性。
磁化现象; 磁介质中的安培环路定理。铁磁质。
磁介质中的安培环路定理计算磁感应强度的条件和方法; 磁滞回线。
讲授、启发式、讨论、多种媒体运用、实验演示相结合。
2学时
抗磁质与顺磁质，介质在磁场中的磁化；磁化强度，磁化强度与磁化电流的关系；磁场强度，介 质中的安培环路定理及其应用；H、B、M的一般关系与在各项同性介质中的关系；铁磁质。
教学思路
在介绍分子磁矩，顺、抗磁质，磁极化等概念即扫清道路后，由特例推出磁介质当中的安培环路 定律，通过讨论加深理解。最后讲解磁介质当中的铁磁质及其磁滞回线。
主要参考书
1．《物理学》（第四版），东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，1999年，高等教育出版社 2．《普通物理学》（1982年修订本），程守洙、江之永编，朱永春修订，1982年，高等教育出版 3．《大学物理学》（2002年第一版），赵近芳主编，2002年，北京邮电大学出版社
练习
《大学物理习题集》（下册）练习十四。
电磁感应
电磁场
1、理解电动势的概念；掌握法拉第电磁感应定律。
2、理解并会计算动生电动势与感生电动势。了解自感和互感。
3、了解涡旋电场，位移电流的概念。了解麦克斯韦方程组的物理意义。
法拉第电磁感应定律及其应用。涡旋电场，位移电流，麦克斯韦方程组。
动生电动势与感生电动势的计算。涡旋电场，位移电流。
讲授、启发式、讨论、多种媒体运用、实验演示相结合。
8学时
电磁感应现象；法拉弟电磁感应定律；愣次定律；动生电动势。感生电动势，涡旋电场，涡流； 自感。互感；磁场能量，磁场能量密度。
位移电流，位移电流密度；全电流及全电流的安培环流定律；麦克斯韦方程组的积分形式,麦克 斯韦方程组的微分形式；电磁波的产生和传播；电磁波的性质。
教学思路
通过电磁感应模拟试验，引入法拉第电磁感应定律，并阐明定律中负号的意义。 通过举例，详细讲解动生电动势和感生电动势的计算。讲清感生电动势概念。 通过讨论载流线圈的感应电动势，引入自感和互感的概念，并举例说明其计算方法。 从自感线圈储存的能量出发，引入磁场能量，并给出磁能密度的定义。
从安培环路定律的局限性讨论，引入位移电流的概念，导出变化情况下的电磁场方程—麦克斯韦 方程组的积分形式，并阐明其物理意义。
通过对产生电磁波的波源—振荡偶极子的讨论，介绍电磁波的产生和接收，主要介绍电磁波的性 质。
主要参考书
1．《物理学》（第四版），东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，1999年，高等教育出版社 2．《普通物理学》（1982年修订本），程守洙、江之永编，朱永春修订，1982年，高等教育出版 3．《大学物理学》（2002年第一版），赵近芳主编，2002年，北京邮电大学出版社
练习
《大学物理习题集》（下册），练习十六，练习十七，练习十八，练习十九。 相对论
1、了解爱因斯坦狭义相对论的两个基本原理。了解洛伦兹变换式。
2、了解狭义相对论长度收缩和时间延缓及相对论的时空观。
3、理解狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系。
相对论的基本原理, 洛仑兹变换式；长度收缩，时间延缓。相对论动力学。
洛仑兹变换式。相对论的时空观。
讲授、启发式、讨论、多种媒体运用、实验演示相结合。
4学时
经典力学的时空观；迈克耳逊–莫雷实验，狭义相对论的基本原理；洛仑兹变换式；长度收缩， 时间延缓，同时的相对性，狭义相对论的时空观。质量与速度的关系；相对论动力学基本方程； 相对论动量和能量。
教学思路
通过讲述迈克耳逊–莫雷实验得出爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设，进而导出洛伦兹坐标变 换式；通过洛伦兹坐标变换式的应用得出长度收缩和时间延缓，进而得出爱因斯坦狭义相对论的 时空观；以完全非弹性碰撞为例，如以质量为恒量，得出在洛伦兹速度变换时动量不守恒的错误 结论，进而得出质量与运动有关而直接搬出质量与速度的关系式；用动量定义不变得出相对论动 量；用动能定理对力的积分得出相对论能量；结合相对论动量表达式与相对论能量表达式得出相 对论动量能量的关系。
主要参考书
1．《物理学》（第四版），东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，1999年，高等教育出版社 2．《普通物理学》（1982年修订本），程守洙、江之永编，朱永春修订，1982年，高等教育出版 3．《大学物理学》（2002年第一版），赵近芳主编，2002年，北京邮电大学出版社
练习
《大学物理习题集》（下册）练习二十一，练习二十二。
量子物理
1、了解普朗克的量子假设与普朗克公式。
2、理解光电效应和康普顿效应的规律及爱因斯坦的光子理论和实物粒子的波粒二象性。
3、了解坐标动量不确定关系,理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。
普朗克公式; 爱因斯坦的光子理论;玻尔的氢原子理论;物质波。
黑体辐射定律，康普顿效应; 不确定关系，波函数。
讲授、启发式、讨论、多种媒体运用、实验演示相结合。
10学时
热辐射，黑体与黑体辐射定律；普朗克的量子假设与普朗克公式。光电效应，光子假设，爱因斯 坦方程；光的波粒二象性；康普顿效应。
氢原子光谱的规律性，玻耳的氢原子理论；能级，弗兰克－赫茲实验。德布罗意波，实物粒子的 波粒二象性；电子的德布罗意波，电子衍射；用驻波解释玻尔氢原子理论中角动量的量子化条件； 不确定关系式。波函数，薛定谔方程；一维无限深势阱。氢原子的量子力学处理方法；角动量量 子化及角动量的空间量子化；斯特恩－盖拉赫实验，电子自旋；四个量子数；原子的壳层结构， 泡利不相容原理，能量最小原理，多电子原子中电子分布。
教学思路
通过讲述用经典理论无法解释黑体辐射定律，从而引进普朗克的量子假设，进而推出普朗克公式； 再用普朗克公式成功解释黑体辐射定律。
通过讲述光电效应实验规律及其难以用经典电磁理论解释光电效应，从而引出爱因斯坦的光子理 论，进一步阐述光的波粒二象性；再回过头来用爱因斯坦的光子理论导出爱因斯坦光电效应方程， 用爱因斯坦光电效应方程圆满解释光电效应的实验规律。
通过讲述康普顿效应的实验规律及其难以用经典散射理论对其进行解释，从而将爱因斯坦的光子 理论用于光子与电子的完全弹性碰撞，使之得到完满的解释。
通过讲述氢原子光谱的实验规律以及难以用经典电磁辐射理论对其进行解释，从而引出玻尔的氢 通过说明玻尔的氢原子理论难以稍复杂原子的光谱，进而说明玻尔的氢原子理论不是自恰的理论， 由此讲述德布罗意的物质波假及实物粒子的波粒二象性。再讲述实物粒子的波粒二象性的最重要 例证电子波及其电子波的衍射，以及用电子波在绕核运转的轨道上形成驻波的观点说明玻尔轨道 角动量的量子化条件。
在讲述物质波是概率波的基础上说明动量和坐标的不确定性，再将光波的单缝衍射运用于电子波 从而定性推导动量坐标的不确定关系式。
为了在微观世界描述粒子的运动，又要体现粒子的波粒二象性，从而引入波函数并讲述波函数的 统计解释，进而导出描述微观粒子运动的薛定谔方程；通过讲述用薛定谔方程解无限深势阱的例 子，从而得出能量的量子化，进一步说明薛定谔方程是描述微观粒子运动的基本方程。 将薛定谔方程用于解氢原子，结合讲述施特恩·格拉赫实验，得出电子轨道运动角动量量子化， 角动量空间量子化及电子自旋，从而得出原子中电子轨道运动的四个量子数。在定性说明电子绕 核运转的能量不仅与主量子数有关还与角量子数有关的基础上，讲述最小能量原理和泡利不相容 原理，进而得出原子中电子的壳层结构。
主要参考书
1．《物理学》（第四版），东南大学等七所工科院校编，马文蔚改编，1999年，高等教育出版社 2．《普通物理学》（1982年修订本），程守洙、江之永编，朱永春修订，1982年，高等教育出版 3．《大学物理学》（2002年第一版），赵近芳主编，2002年，北京邮电大学出版社
练习
《大学物理习题集》（下册）练习二十三，练习二十四，练习二十五，练习二十六，练习二十七。
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